Grazie alla sua nuova orbita inclinata attorno al Sole, la sonda Solar Orbiter, a guida dell’Agenzia Spaziale Europea, è la prima a fotografare i poli del Sole dall’esterno del piano dell’eclittica. L’angolo di osservazione unico di Solar Orbiter cambierà la nostra comprensione del campo magnetico del Sole, del ciclo solare e del funzionamento delle condizioni meteorologiche spaziali.
Qualsiasi immagine del Sole che abbiamo visto finora è stata scattata da una posizione vicina all’equatore solare. Ciò perché la Terra, gli altri pianeti e tutte le altre sonde spaziali moderne orbitano attorno al Sole all’interno di un disco piatto chiamato piano dell’eclittica. Inclinando la sua orbita fuori da questo piano, Solar Orbiter rivela il Sole da un’angolazione completamente nuova.
Il video di seguito confronta la vista di Solar Orbiter (in giallo) con quella dalla Terra (grigio), il 23 marzo 2025. All’epoca, Solar Orbiter stava osservando il Sole da un angolo di 17° sotto l’equatore solare, sufficiente per vedere direttamente il Polo Sud del Sole. Nei prossimi anni, la sonda inclinerà ulteriormente la sua orbita, quindi le migliori immagini devono ancora arrivare.
“Oggi riveliamo le prime immagini in assoluto dei poli del Sole“, afferma la Prof.ssa Carole Mundell, Director of Science dell’ESA. “Il Sole è la nostra stella più vicina, datore di vita e potenziale perturbatore dei moderni sistemi di energia spaziale e terrestre, quindi è fondamentale capire come funziona e imparare a prevedere il suo comportamento. Queste nuove e uniche immagini dalla nostra missione Solar Orbiter sono l’inizio di una nuova era della scienza solare“.
Tutti gli occhi puntati sul Polo Sud del Sole
Il collage di seguito mostra il Polo Sud del Sole il 16-17 marzo 2025, quando Solar Orbiter lo stava osservando da un angolo di 15° sotto l’equatore solare. È stata la prima campagna di osservazione ad alto angolo della missione, pochi giorni prima di raggiungere il suo attuale angolo di osservazione massimo di 17°.
Le immagini mostrate sono state scattate da 3 degli strumenti scientifici di Solar Orbiter: il Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI), l’Extreme Ultraviolet Imager (EUI) e lo strumento Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE).
“Non sapevamo esattamente cosa aspettarci da queste prime osservazioni: i poli del Sole sono letteralmente terra ignota“, afferma il Prof. Sami Solanki, che dirige il team dello strumento PHI presso il Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Germania.
Gli strumenti osservano il Sole in modo diverso. PHI fotografa il Sole in luce visibile (in alto a sinistra) e mappa il campo magnetico superficiale del Sole (in alto al centro). EUI fotografa il Sole in luce ultravioletta (in alto a destra), rivelando il gas carico a milioni di gradi nell’atmosfera esterna del Sole, la corona. Lo strumento SPICE (riga inferiore) cattura la luce proveniente da diverse temperature di gas carico sopra la superficie del Sole, rivelando così diversi strati dell’atmosfera solare.
Confrontando e analizzando le osservazioni complementari fatte da questi 3 strumenti di imaging, possiamo imparare come il materiale si muove negli strati esterni del Sole. Ciò potrebbe rivelare schemi inaspettati, come i vortici polari (gas vorticoso) simili a quelli visti attorno ai poli di Venere e Saturno.
Queste nuove osservazioni rivoluzionarie sono anche fondamentali per comprendere il campo magnetico del Sole e il motivo per cui si inverte all’incirca ogni 11 anni, in coincidenza con un picco di attività solare. I modelli e le previsioni attuali del ciclo solare di 11 anni non riescono a prevedere esattamente quando e con quanta potenza il Sole raggiungerà il suo stato più attivo.
Magnetismo disordinato al massimo solare
Una delle prime scoperte scientifiche dalle osservazioni polari di Solar Orbiter è la scoperta che al Polo Sud, il campo magnetico del Sole è attualmente un caos. Mentre un normale magnete ha un Polo Nord e Sud definiti, le misurazioni del campo magnetico dello strumento PHI mostrano che sia i campi magnetici a polarità Nord che Sud sono presenti al Polo Sud del Sole.
Ciò accade solo per un breve periodo durante ogni ciclo solare, al massimo solare, quando il campo magnetico del Sole si inverte ed è al suo stato più attivo. Dopo l’inversione del campo, una singola polarità dovrebbe lentamente accumularsi e prendere il sopravvento sui Poli del Sole. Tra 5-6 anni, il Sole raggiungerà il suo prossimo minimo solare, durante il quale il suo campo magnetico sarà al suo stato più ordinato e il Sole mostrerà i suoi livelli di attività più bassi.
“Il modo esatto in cui avviene questa accumulazione non è ancora completamente compreso, quindi Solar Orbiter ha raggiunto alte latitudini proprio al momento giusto per seguire l’intero processo dalla sua prospettiva unica e vantaggiosa“, osserva Sami.
La vista di PHI dell’intero campo magnetico del Sole mette queste misurazioni nel contesto. Più scuro è il colore (rosso/blu), più forte è il campo magnetico lungo la linea di vista da Solar Orbiter al Sole.
I campi magnetici più forti si trovano in 2 fasce ai lati dell’equatore solare. Le regioni rosso scuro e blu scuro evidenziano le regioni attive, dove il campo magnetico si concentra nelle macchie solari sulla superficie del Sole (fotosfera).
Nel frattempo, sia i Poli Sud che Nord del Sole sono punteggiati da macchie rosse e blu. Ciò dimostra che su piccola scala, il campo magnetico del Sole ha una struttura complessa e in continua evoluzione.
SPICE misura il movimento per la prima volta
Un’altra interessante “prima volta” per Solar Orbiter proviene dallo strumento SPICE. Essendo uno spettrografo per immagini, SPICE misura la luce (linee spettrali) emessa da specifici elementi chimici – idrogeno, carbonio, ossigeno, neon e magnesio – a temperature note. Negli ultimi 5 anni, SPICE ha usato questo per rivelare cosa succede in diversi strati sopra la superficie del Sole.
Ora, per la prima volta, il team SPICE è riuscito anche a utilizzare il tracciamento preciso delle linee spettrali per misurare la velocità con cui si muovono i grumi di materiale solare. Questa è nota come “misurazione Doppler”, dal nome dello stesso effetto che fa cambiare il tono alle sirene delle ambulanze che passano.
La mappa di velocità risultante rivela come il materiale solare si muove all’interno di uno strato specifico del Sole. Si può confrontare direttamente la posizione e il movimento delle particelle (ioni di carbonio) in un sottile strato chiamato “regione di transizione”, dove la temperatura del Sole aumenta rapidamente da 10.000 °C a centinaia di migliaia di gradi.
L’immagine a sinistra mostra una mappa di radianza, che rivela le posizioni dei grumi di ioni di carbonio. L’immagine a destra mostra una mappa di velocità, dove il blu e il rosso indicano quanto velocemente gli ioni di carbonio si stanno muovendo rispettivamente verso e lontano dalla sonda Solar Orbiter. Le macchie blu e rosse più scure sono correlate al materiale che scorre più velocemente a causa di piccoli pennacchi o getti.
Fondamentalmente, le misurazioni Doppler possono rivelare come le particelle vengono espulse dal Sole sotto forma di vento solare. Scoprire come il Sole produce il vento solare è uno degli obiettivi scientifici chiave di Solar Orbiter.
“Le misurazioni Doppler del vento solare che si origina dal Sole da parte di missioni spaziali attuali e passate sono state ostacolate dalla vista radente dei poli solari. Le misurazioni da alte latitudini, ora possibili con Solar Orbiter, saranno una rivoluzione nella fisica solare“, afferma il capo del team SPICE, Frédéric Auchère dell’Università di Paris-Saclay (Francia).
Il meglio deve ancora venire
Queste sono solo le prime osservazioni effettuate da Solar Orbiter dalla sua orbita recentemente inclinata, e gran parte di questo primo set di dati attende ancora ulteriori analisi. Il set di dati completo del primo volo “da Polo a Polo” completo di Solar Orbiter attorno al Sole dovrebbe arrivare sulla Terra entro ottobre 2025. Tutti e 10 gli strumenti scientifici di Solar Orbiter raccoglieranno dati senza precedenti negli anni a venire.
“Questo è solo il primo passo della ‘stairway to heaven’ di Solar Orbiter: nei prossimi anni, la sonda si allontanerà ulteriormente dal piano dell’eclittica per immagini migliori delle regioni polari del Sole. Questi dati trasformeranno la nostra comprensione del campo magnetico del Sole, del vento solare e dell’attività solare“, osserva Daniel Müller, scienziato del progetto Solar Orbiter dell’ESA.
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